Technisches Gebiet
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Die vorliegende Erfindung betrifft elektrische
Schalttafeln zur Versorgung von Geräten und Anlagen und
insbesondere, jedoch nicht aussschließlich, für
Mittelspannungsversorgungen, das heißt für Spannungen
zwischen 7,2 und 52 kV.
Stand der Technik
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Elektrische Schalttafeln sind senkrecht in
Teilräume eingeteilt, von denen jeder allgemein einem
Verbraucher zugeordnet ist, und durch die sich eine
Drehstromversorgungsleitung erstreckt, von der
Sammelschienen abzweigen, die die Spannung zu den
verschiedenen Verbrauchern tragen. Zwischen den
Hauptsammelschienen und der Leitung sind Leistungsschalter,
Trennschalter und sonstige Meß-, Schutz- und ähnliche
Vorrichtungen angeordnet.
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Für Wartungs-, Prüfungs- und Reparaturzwecke
können ein oder mehrere Teile eines Teilraums entfernt
werden, nachdem nur der in Frage stehende Teilraum
isoliert und außer Betrieb gesetzt worden ist, so daß
Zugang zu den verschiedenen Teilen des betroffenen
Teilraums möglich ist.
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Es ist vor kurzem vorgeschlagen worden, die
Teilräume mit einem Isoliergas unter niedrigem Druck,
insbesondere mit Schwefelhexafluorid (SF&sub6;) anzufüllen,
um gewisse Vorteile gegenüber gegenwärtig benutzten
Schalttafeln zu gewinnen, einschließlich einer
Verringerung der Abmessungen der Schalttafel,
Unempfindlichkeit von Bauteilen gegen die Umgebung und Ausschaltung
von Feuergefahr. Trotzdem bringt die Benutzung von SF&sub6;
oder sonstigem Gas unter Druck verschiedene Probleme
mit sich, wenn Kontroll-, Wartungs- und Prüftätigkeiten
auszuführen sind. In solchen Fällen ist es nämlich
notwendig, den Teilraum auszupumpen, mit der Folge, daß
die gesamte Schalttafel außer Betrieb gesetzt wird, da
die Schalttafel allein ohne das Gas die
Betriebsbedingungen, für die sie ausgelegt ist, nicht länger sicher
bereitstellt.
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Außerbetriebnahme der Schalttafel ist besonders
lästig, da es bedeutet, daß Stationen oder Anlagen
selbst für einfache routinemäßige
Überwachungsmaßnahmen, die natürlich aus Sicherheitsgründen von
wesentlicher Bedeutung sind, funktionsunfähig sind. Auch wird
der Zugang zu verschiedenen Teilen der Schalttafel
kompliziert, da die unumgängliche lecksichere
Konstruktion des Teilraums die Entfernung und/oder Abtrennung
von Teilen erschwert.
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Bekannte Schalttafeln, die ein Gas als
Isoliermittel benutzen, besitzen infolgedessen Nachteile und
Einschränkungen, die ihrer weiteren allgemeinen
Benutzung im Wege stehen.
DARSTELLUNG DER ERFINDUNG
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Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden
Erfindung, eine neue Schalttafel bereitzustellen, mit
der die oben erwähnten Nachteile und Einschränkungen
für gasisolierte elektrische Schalttafeln überwunden
werden und die insbesondere einen leichten Zugang zu
den verschiedenen Teilen des Teilraums zur Durchführung
von Messungen und Prüfungen für Wartungstätigkeiten
allgemein erlaubt, ohne gleichzeitig die Schalttafel
selbst außer Betrieb zu setzen.
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Diese Aufgaben werden gelöst gemäß der
Erfindung, die aus einer elektrischen Schalttafel zur
Versorgung von Geräten und Anlagen besteht, die eine
Mehrzahl von nebeneinander angeordneten Teilräumen
umfaßt, wobei jeder Teilraum in drei oder mehr
übereinanderliegende Zellen unterteilt ist, die
lecksicher metallisch voneinander getrennt sind und ein
Isoliergas enthalten, und wobei in zwei oder mehr
Zellen desselben Teilraums Hilfstrennschalter zum
elektrischen Abtrennen einer Zelle zum Zweck der
Kontroll-, Wartungs- und Meßtätigkeiten bei in Betrieb
verbleibender Schalttafel vorgesehen sind.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Anhand der beiliegenden Zeichnungen sollen die
Erfindung sowie viele Vorteile der Erfindung im
folgenden näher erläutert und beschrieben werden. Es
zeigen:
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Figur 1 diagrammatisch den Aufbau eines
Teilraums der erfindungsgemäßen Schalttafel im
Betriebszustand und
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Figuren 2 bis 5 verschiedene Messungen, die an
der erfindungsgemäßen Schalttafel durchgeführt werden
können.
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In den verschiedenen Zeichnungen werden für
gleiche oder entsprechende Teile gleiche Bezugszeichen
verwendet.
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGFORMEN
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Figur 1 zeigt diagrammatisch einen Teilraum 1
der erfindungsgemäßen Schalttafel. Dieser Teilraum ist
senkrecht in drei übereinander liegende Zellen
unterteilt, nämlich eine Sammelschienenzelle 2, eine
Leistungsschalterzelle 3 und eine Leitungszelle 4. Jede
Zelle ist in ein Metallgehäuse 12, 13 bzw. 14
eingeschlossen, das sie hermetisch von der Umgebung und von
den anderen Zellen isoliert, das heißt sowohl von den
Zellen desselben Teilraums als auch von (nicht
gezeigten) benachbarten Zellen der anderen Teilräume
der Schalt-tafel.
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Bei einem "EINFÜHRUNGS"-Teilraum ist die
Leitungszelle 4 über eine isolierte lecksichere
Durchführung 12 mit dem Versorgungsnetz verbunden, während
die die Versorgung zu den verschiedenen Verbrauchern
führenden Sammelschienen 5 die Sammelschienenzelle 2
über Durchführungen 7 und 8 durchlaufen, wobei zwischen
den besagten zwei Zellen die Leistungsschalterzelle 3
angeordnet ist, die den Leistungsschalter I zum
Abschalten der Versorgung enthält. Diese Zelle steht
elektrisch mit den anderen Zellen über Durchführungen 9
und 10 in Verbindung.
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Jede der Zellen 2 und 3 ist mit
Schwefelhexafluorid-(SF&sub6;)Gas angefüllt und enthält (nicht gezeigte)
Mittel zur Einführung und Abführung des Gases.
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Erfindungsgemäß sind Hilfstrennschalter wie der
Trennschalter SLT in der Sammelschienenzelle 2 und die
Trennschalter SL und ST in der Leitungszelle 4
vorgesehen. Diese Anordnung der Trennschalter ist wie die
Anordnung mit drei Zellen einfach ein Beispiel einer
möglichen Ausführungsform der Erfindung.
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Der Trennschalter SLT ermöglicht die
Unterbrechung der Verbindung zwischen dem Leistungsschalter I
in Zelle 3 und den die Sammelschienenzelle 2
durchlaufenden Sammelschienen 6. Dabei wird ein Zweistellungs-
Trennschalter (ein/Erde) benutzt, der in der zweiten
Stellung den Leistungsschalter I mit einem Erdungspunkt
19 verbindet.
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Der Trennschalter SL der Zelle 4 ermöglicht das
Abtrennen der Leitung von ihrer Verbindung mit dem
Leistungsschalter I über die Durchführung 10 und ist
ebenfalls ein Zweistellungs-Schalter. In einer wie in Figur
1 dargestellten Stellung, die der Betriebsstellung
entspricht, verbindet er die Leitung 16 mit dem
Leistungsschalter I. In der Aus-Stellung verbindet der
Trennschalter SL das Ende des Leistungsschalters I mit
einem Punkt 20, mit dem auch ein weiterer Trennschalter
ST verbunden ist, der den besagten Punkt über eine
Isolierdurchführung 15 mit dem Äußeren des Teilraums
verbinden kann. Der Trennschalter ST kann zwei
Stellungen einnehmen: eine erste (in Figur 3 sichtbare)
Stellung, in der er eine Außenquelle für
Kabelprüfungen anschließt; und eine zweite (in Figur 4 sichtbare)
Stellung, in der der Trennschalter ST mit dem
Trennschalter SL (und daher mit dem Leistungsschalter) für
Messungen am Leistungsschalter I verbunden ist. In dem
in Figur 1 gezeigten Zustand ist der Punkt 20 mit Erde
18 verbunden, obwohl, wie später ersichtlich sein wird,
diese Verbindung geändert werden kann.
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In dem in Figur 1 gezeigten Zustand sind die
Trennschalter SLT und SL sowie der Leistungsschalter I
geschlossen, so daß die Geräte versorgende
Sammelschiene 5 mit der Leitung 16 verbunden ist.
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In Figur 2 ist der Teilraum im Ruhezustand
dargestellt, das heißt mit offenem Leistungsschalter I und
mit ebenfalls offenen Trennschaltern SLT und SL, die
die entsprechenden Enden des Leistungsschalters I mit
Erde verbinden. In diesem Zustand besteht die
Möglichkeit zur Kontrolle und Wartung des
Leistungsschalters, wahlweise nach Abführung des
Isoliergases aus der Leistungsschalterzelle 3.
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In Figur 3 ist ein Zustand dargestellt, in dem
eine Isolationsprüfung an dem die Versorgung führenden
Leitungskabel oder, bei Leitungsteilräumen, an dem die
Versorgung vom Teilraum zum Verbraucher führenden Kabel
durchgeführt werden kann.
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Wie aus der Figur ersichtlich, ist der
Leistungsschalter I offen, der Trennschalter SLT der
Sammelschienenzelle 2 ist offen und verbindet das Ende des
Leistungsschalters mit Erde, der Trennschalter SL der
Leitungszelle 4 ist offen, und schließlich ist der
Trennschalter ST derselben Zelle offen, aber nicht wie
unter Betriebsbedingungen mit Erde, sondern mit der
Leitung, verbunden. An dem die Verbraucherlasten
verbindenden Kabel kann durch Zuführung von Spannung von
einer Außenquelle 25 eine Prüfung durchgeführt werden.
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Der in Figur 4 dargestellte Zustand ermöglicht
eine Messung des Spannungsabfalls am Leistungsschalter,
und für diesen Zweck wird bei geschlossenem
Leistungsschalter I der Trennschalter SLT geöffnet und mit Erde
verbunden, die Trennschalter SL und ST miteinander
verbunden und zwischen diesen und Erde eine
Meßschaltung angeordnet, die eine Direktspannungsquelle 26 und
ein Millivoltmeter 27 enthält, mit dem der
Spannungsabfall der Schaltung und indirekt der des
Leistungsschalters I gemessen werden kann.
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Um unrichtige Betätigung der verschiedenen
elektrischen Bauteile zu vermeiden, sind
selbstverständlich Vorrichtungen einer mechanischen Art oder
(nicht gezeigte) mechanische Verriegelungen vorgesehen.
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Bezugnehmend auf Figur 5 besteht die
Möglichkeit einer Durchführung einer dielektrischen Prüfung am
Leistungsschalter mittels eines Zustands, in dem die
Öffnung des Leistungsschalters I, die Öffnung und
Erdung des Trennschalters SLT, die Verbindung von ST
mit SL und der Anschluß eines Transformators 28, der
Spannung an die Enden des Leistungsschalters I anlegt,
vorgesehen ist. Damit besteht die Möglichkeit der
Überprüfung der elektrischen Isolation zwischen dem Eingang
und dem Ausgang des Leistungsschalters mittels einer
Messung oder Prüfung der dielektrischen Festigkeit bei
50 Hz.
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Durch ein gleichartiges Verfahren wird auch die
Durchführung einer Isolationsprüfung am
Leistungsschalter, entweder zwischen den Polen oder zwischen den
Polen und Erde ermöglicht.
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Aus dem vorstehenden ist klar, daß die
Auseinandertrennung der Einzelzellen es ermöglicht, jeden
möglicherweise durch einen in einer Zelle entwickelten
Funkenbogen bewirkten Schaden beträchtlich
einzuschränken, wodurch verhindert wird, daß er sich über den
gesamten Teilraum fortpflanzt.
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Weiterhin können an einem Teilraum verschiedene
unterschiedliche Maßnahmen durchgeführt werden, die
teilweise dargestellt worden sind, wahrend einige Teile
der Sammelschiene und der Leitung unter Spannung
bleiben.